(57)【要約】  接続装置７０は、ＰＢ端子５２を有するパフォーマンスボード５０と、テストヘッド２０とを電気的に接続するための接続装置７０であって、テストヘッド２０と電気的に接続され、ＰＢ端子５２に対向するサブ端子７２２を有するサブ基板７２と、サブ基板７２とパフォーマンスボード５０の間に密封空間７３１を形成する密封機構７３と、密封空間７３１を減圧する減圧装置７９と、を備え、減圧装置７９が密封空間７３１を減圧することで、パフォーマンスボード５０とサブ基板７２とが相互に接近し、ＰＢ端子５２とサブ端子７２２とが接触する。
2012023180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子を有する配線基板と、テストヘッドとを電気的に接続するための接続装置であって、
前記テストヘッドと電気的に接続され、前記第１の端子に対向する第２の端子を有する接続基板と、
前記接続基板と前記配線基板の間に密封空間を形成する密封手段と、
前記密封空間を減圧する減圧手段と、を備え、
前記減圧手段が前記密封空間を減圧することで、前記配線基板と前記接続基板とが相互に接近し、前記第１の端子と前記第２の端子とが接触することを特徴とする接続装置。
【請求項２】
請求項１記載の接続装置であって、
前記第１の端子又は前記第２の端子の一方が、前記第１の端子と前記第２の端子の接触方向に沿って弾性変形可能な接触子を有することを特徴とする接続装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の接続装置であって、
前記密封手段は、
前記接続基板よりも大きな外形を有し、前記接続基板において前記第２の端子の形成面とは反対側の面に取り付けられたハウジングと、
前記ハウジングにおいて前記接続基板よりも外側に位置する外側部分と、前記配線基板との間に設けられた環状の第１のシール部材と、を有することを特徴とする接続装置。
【請求項４】
請求項３記載の接続装置であって、
前記密封手段は、前記ハウジングと前記接続基板との間に設けられた環状の第２のシール部材をさらに有することを特徴とする接続装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の接続装置であって、
前記第１のシール部材は、前記ハウジング又は前記配線基板の一方に取り付けられ、
前記密封手段は、前記配線基板又は前記ハウジングの他方に設けられ、前記第１のシール部材と密着する環状の導体パターンをさらに有することを特徴とする接続装置。
【請求項６】
請求項５記載の接続装置であって、
前記第１のシール部材は、前記ハウジングに取り付けられ、
前記導体パターンは、前記配線基板に設けられ、前記第１の端子と同時に形成された金属製の配線パターンを含むことを特徴とする接続装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の接続装置であって、
前記密封手段は、前記配線基板と前記接続基板の間に設けられた環状のシール部材を有することを特徴とする接続装置。
【請求項８】
請求項７記載の接続装置であって、
前記シール部材は、前記配線基板又は前記接続基板の一方に取り付けられ、
前記密封手段は、前記接続基板又は前記配線基板の他方に設けられ、前記シール部材と密着する環状の導体パターンをさらに有することを特徴とする接続装置。
【請求項９】
請求項８記載の接続装置であって、
前記シール部材は、前記接続基板に取り付けられ、
前記導体パターンは、前記配線基板に設けられ、前記第１の端子と同時に形成された金属製の配線パターンを含むことを特徴とする接続装置。
【請求項１０】
請求項１又は２記載の接続装置であって、
前記配線基板又は前記接続基板の一方が、前記密封空間に開口する吸引孔を有し、
前記減圧手段は、前記吸引孔を介して前記密封空間を減圧することを特徴とする接続装置。
【請求項１１】
請求項３〜６の何れかに記載の接続装置であって、
前記配線基板、前記接続基板又はハウジングの何れかが、前記密封空間に開口する吸引孔を有し、
前記減圧手段は、前記吸引孔を介して前記密封空間を減圧することを特徴とする接続装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかに記載の接続装置であって、
前記接続基板を前記配線基板に対して相対的に位置決めする位置決め手段をさらに備えたことを特徴とする接続装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の接続装置であって、
前記第１の端子及び前記第２の端子は、前記密封空間の内部に位置し、
前記位置決め手段は、前記密封空間の外部に位置することを特徴とする接続装置。
【請求項１４】
テストヘッドと、
プローブカードに電気的に接続された配線基板と、
前記テストヘッドと前記配線基板を電気的に接続する請求項１〜１３の何れかに記載の接続装置と、を備え、
前記接続装置は、配線ケーブルを介して前記テストヘッドと電気的に接続されていることを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記配線基板は、第１の端子を有し、
前記接続装置は、前記第１の端子と接触可能な第２の端子を有する複数の接続基板を有し、
前記半導体ウェハ試験装置は、前記第１の端子と前記第２の端子の接触方向に、複数の前記接続基板を遊動可能に保持する保持部材を有するフレームをさらに備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体ウェハ試験装置であって、
前記配線基板の主面に対して実質的に平行方向に、前記配線基板に対して相対的に前記フレームを介して前記接続基板を移動させる移動手段をさらに備えたことを特徴とする半導体ウェハ試験装置。
【請求項１７】
第１の端子を有する配線基板と、テストヘッドとを電気的に接続する接続方法であって、
前記テストヘッドと電気的に接続された接続基板の第２の端子を、前記第１の端子に対向させる対向ステップと、
前記配線基板と前記接続基板の間に密封空間を形成する密封ステップと、
前記密封空間を減圧して、前記配線基板と前記接続基板を相互に接近させて前記第１の端子と前記第２の端子を接触させる減圧ステップと、を備えたことを特徴とする接続方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の接続方法であって、
前記配線基板に対して前記接続基板を相対的に位置決めする位置決めステップをさらに備えたことを特徴とする接続方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８記載の接続方法であって、
前記配線基板の主面に対して実質的に平行な方向に、前記接続基板を前記配線基板に対して相対的に移動させる移動ステップをさらに備えたことを特徴とする接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体ウェハに形成された集積回路素子等の被試験電子部品（以下、代表的にＩＣデバイスとも称する。）の試験に用いられる配線基板とテストヘッドを電気的に接続する接続装置、それを備えた半導体ウェハ試験装置、及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テストヘッドのピンエレクトロニクスと電気的に接続されたコンタクタを、プローブカードの配線基板に接続させた試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
この試験装置では、コンタクタのコンタクタハウジングに傾斜部を形成し、配線基板にローラーを有するガイドユニットを設けて、傾斜部とローラーとを摺動させることで、コンタクタを配線基板に押し付けて、テストヘッドと配線基板を電気的に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４３７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の発明では、傾斜部とローラーとの摺動部分の摩耗や、当該摺動部分から塵埃が生じる恐れがあるため、テストヘッドと配線基板との間の電気的接続の信頼性を十分に確保できない場合があった。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、配線基板とテストヘッドとの間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる接続装置、それを備えた半導体ウェハ試験装置、及び接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る接続装置は、第１の端子を有する配線基板と、テストヘッドとを電気的に接続するための接続装置であって、前記テストヘッドと電気的に接続され、前記第１の端子に対向する第２の端子を有する接続基板と、前記接続基板と前記配線基板の間に密封空間を形成する密封手段と、前記密封空間を減圧する減圧手段と、を備え、前記減圧手段が前記密封空間を減圧することで、前記配線基板と前記接続基板とが相互に接近し、前記第１の端子と前記第２の端子とが接触することを特徴とする（請求項１参照）。【０００８】
上記発明において、前記第１の端子又は前記第２の端子の一方が、前記第１の端子と前記第２の端子の接触方向に沿って弾性変形可能な接触子を有していてもよい（請求項２参照）。【０００９】
上記発明において、前記密封手段は、前記接続基板よりも大きな外形を有し、前記接続基板において前記第２の端子の形成面とは反対側の面に取り付けられたハウジングと、前記ハウジングにおいて前記接続基板よりも外側に位置する外側部分と、前記配線基板との間に設けられた環状の第１のシール部材と、を有していてもよい（請求項３参照）。【００１０】
上記発明において、前記密封手段は、前記ハウジングと前記接続基板との間に設けられた環状の第２のシール部材をさらに有していてもよい（請求項４参照）。【００１１】
上記発明において、前記第１のシール部材は、前記ハウジング又は前記配線基板の一方に取り付けられ、前記密封手段は、前記配線基板又は前記ハウジングの他方に設けられ、前記第１のシール部材と密着する環状の導体パターンをさらに有していてもよい（請求項５参照）。【００１２】
上記発明において、前記第１のシール部材は、前記ハウジングに取り付けられ、前記導体パターンは、前記配線基板に設けられ、前記第１の端子と同時に形成された金属製の配線パターンを含んでいてもよい（請求項６参照）。【００１３】
上記発明において、前記密封手段は、前記配線基板と前記接続基板の間に設けられた環状のシール部材を有していてもよい（請求項７参照）。【００１４】
上記発明において、前記シール部材は、前記配線基板又は前記接続基板の一方に取り付けられ、前記密封手段は、前記接続基板又は前記配線基板の他方に設けられ、前記シール部材と密着する環状の導体パターンをさらに有していてもよい（請求項８参照）。【００１５】
上記発明において、前記シール部材は、前記接続基板に取り付けられ、前記導体パターンは、前記配線基板に設けられ、前記第１の端子と同時に形成された金属製の配線パターンを含んでいてもよい（請求項９参照）。【００１６】
上記発明において、前記配線基板又は前記接続基板の一方が、前記密封空間に開口する吸引孔を有し、前記減圧手段は、前記吸引孔を介して前記密封空間を減圧してもよい（請求項１０参照）。【００１７】
上記発明において、前記配線基板、前記接続基板又はハウジングの何れかが、前記密封空間に開口する吸引孔を有し、前記減圧手段は、前記吸引孔を介して前記密封空間を減圧してもよい（請求項１１参照）。【００１８】
上記発明において、前記接続基板を前記配線基板に対して相対的に位置決めする位置決め手段をさらに備えていてもよい（請求項１２参照）。【００１９】
上記発明において、前記第１の端子及び前記第２の端子は、前記密封空間の内部に位置し、前記位置決め手段は、前記密封空間の外部に位置していてもよい（請求項１３参照）。【００２０】
本発明に係る半導体ウェハ試験装置は、テストヘッドと、プローブカードに電気的に接続された配線基板と、前記テストヘッドと前記配線基板を電気的に接続する上記の接続装置と、を備え、前記接続装置は、配線ケーブルを介して前記テストヘッドと電気的に接続されていることを特徴とする（請求項１４参照）。【００２１】
上記発明において、前記配線基板は、第１の端子を有し、前記接続装置は、前記第１の端子と接触可能な第２の端子を有する複数の接続基板を有し、前記半導体ウェハ試験装置は、前記第１の端子と前記第２の端子の接触方向に、複数の前記接続基板を遊動可能に保持する保持部材を有するフレームをさらに備えていてもよい（請求項１５参照）。【００２２】
上記発明において、前記配線基板の主面に対して実質的に平行方向に、前記配線基板に対して相対的に前記フレームを介して前記接続基板を移動させる移動手段をさらに備えていてもよい（請求項１６参照）。【００２３】
本発明に係る接続方法は、第１の端子を有する配線基板と、テストヘッドとを電気的に接続する接続方法であって、前記テストヘッドと電気的に接続された接続基板の第２の端子を、前記第１の端子に対向させる対向ステップと、前記配線基板と前記接続基板の間に密封空間を形成する密封ステップと、前記密封空間を減圧して、前記配線基板と前記接続基板を相互に接近させて前記第１の端子と前記第２の端子を接触させる減圧ステップと、を備えたことを特徴とする（請求項１７参照）。【００２４】
上記発明において、前記配線基板に対して前記接続基板を相対的に位置決めする位置決めステップをさらに備えていてもよい（請求項１８参照）。【００２５】
上記発明において、前記配線基板の主面に対して実質的に平行な方向に、前記接続基板を前記配線基板に対して相対的に移動させる移動ステップをさらに備えていてもよい（請求項１９参照）。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、テストヘッドと電気的に接続された接続基板と、配線基板との間に形成した密封空間を減圧することで、配線基板と接続基板とが相互に接近し、第１の端子と第２の端子とが接触するので、テストヘッドと配線基板との間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における接続装置及びパフォーマンスボードの断面図である。
【図３】図３は、図２のIII部の拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態における接触子を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態におけるパフォーマンスボード及び接続装置の斜視図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態における接続装置の第１変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態における接続装置の第２変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態における接続装置の第３変形例を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態における接続装置の第４変形例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態における接続装置の第５変形例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態における接続装置の第６変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１実施形態における接続方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２の密封ステップを説明する断面図である。
【図１４】図１４は、図１２の密封ステップの変形例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、図１２の減圧ステップを説明する断面図である。
【図１６】図１６は、図１２の移動ステップを説明する全体断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２実施形態における接続装置の断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２実施形態における接続装置の第１変形例を示す断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２実施形態における接続装置の第２変形例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２実施形態における接続装置の第３変形例を示す断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１のXXII部の拡大図である。
【図２３】図２３は、本発明の第３実施形態における接続方法を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、図２３の密封ステップを説明する断面図である。
【図２５】図２５は、図２３の減圧ステップを説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
≪第１実施形態≫
図１は本実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す図である。
【００３０】
本実施形態における半導体ウェハ試験装置１（電子部品試験装置）は、半導体ウェハ１００に形成されたＩＣデバイスを試験する装置であり、図１に示すように、テストヘッド(Test Head)２０、ウェハトレイ３０、搬送装置４０、パフォーマンスボード（Performance Board）５０、プローブカード（Probe Card）６０、接続装置７０、フレーム８０、及び接続移動装置９０を備えている。なお、パフォーマンスボード５０が、本発明の配線基板の一例に相当する。
【００３１】
この半導体ウェハ試験装置１は、ＩＣデバイスの試験に際して、ウェハトレイ３０に吸着保持されている半導体ウェハ１００をプローブカード６０に対向させ、この状態から搬送装置４０によってウェハトレイ３０をさらに上昇させる。これにより、半導体ウェハ１００がプローブカード６０のバンプ６１に押し付けられる。そして、テストヘッド２０から、接続装置７０、パフォーマンスボード５０及びプローブカード６０を介してＩＣデバイスに対して試験信号を入出力することで、ＩＣデバイスのテストが実施される。なお、押圧方式以外の方式（例えば減圧方式）によって、半導体ウェハ１００とプローブカード６０とを接触させてもよい。
【００３２】
搬送装置４０は、半導体ウェハ１００を保持したウェハトレイ３０を三次元的に移動・回転させることを可能としており、プローブカード６０と対向する位置に半導体ウェハ１００を移動させる。
【００３３】
プローブカード６０は、バンプ６１を有するメンブレン基板やピッチ変換基板等（不図示）の基板を積層して構成されており、パフォーマンスボード５０と電気的に接続されている。バンプ６１は、半導体ウェハ１００のＩＣデバイスのパッドに対応するように配置されており、半導体ウェハ１００に対するコンタクタ（接触子）として機能する。なお、プローブカードの構成は、上記のものに特に限定されない。また、接触子を、カンチレバータイプのプローブ針やポゴピン等で構成してもよい。
【００３４】
本実施形態では、搬送装置４０によって半導体ウェハ１００がプローブカード６０のバンプ６１に押し付けられると、プローブカード６０と半導体ウェハ１００とが電気的に接続されると共に、プローブカード６０内の基板間の電気的な接続も確保される。
【００３５】
ここで、本実施形態におけるテストヘッド２０のテスタチャンネル数（最大試験可能ピン数）は、例えば５千程度となっており、後述するパフォーマンスボード５０のＰＢ端子５２の数（１万個程度）と比較して、約半分程度となっている。
【００３６】
図２は本実施形態における接続装置及びパフォーマンスボードの断面図、図３は図２のIII部の拡大断面図、図４は本実施形態における接触子を示す斜視図、図５は本実施形態におけるパフォーマンスボード及び接続装置の斜視図、図６〜図１０は本実施形態における接続装置の変形例を示す断面図、図１１は本実施形態における接続装置の変形例を示す平面図である。
【００３７】
パフォーマンスボード５０は、プローブカード６０を介して、半導体ウェハ１００と電気的に接続され、且つ接続装置７０を介して、テストヘッド２０に電気的に接続される略矩形板状の基板である。このパフォーマンスボード５０の具体例としては、ガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂材料から構成されるリジッド基板を例示することができる。
【００３８】
パフォーマンスボード５０の上面５１には、図３に示すように、サブ基板７２のサブ端子７２２（後述）との電気的な接点となるＰＢ端子５２が設けられている。このＰＢ端子５２は、特に図示しないパフォーマンスボード５０内の配線とプローブカード６０内の基板を介して、バンプ６１（図１参照）と電気的に接続される。ＰＢ端子５２は、例えば、上面５１にメッキ処理をしたり、導電性ペーストを印刷したり、エッチングする等して形成することができる。なお、ＰＢ端子５２が、本発明の第１の端子の一例に相当する。
【００３９】
本実施形態では、図３及び図５に示すように、複数のＰＢ端子５２によってＰＢ端子群５４が構成され、パフォーマンスボード５０の上面５１には、このようなＰＢ端子群５４が複数配置されている。なお、本実施形態におけるパフォーマンスボード５０の上面５１には、全部で１万個程度のＰＢ端子５２が設けられている。
【００４０】
また、図３及び図５に示すように、本実施形態では、これらのＰＢ端子５２上に、接触子５３が取り付けられている。この接触子５３は、図４に示すように、導電性を有する材料から構成された円錐状のスプリングコイルであり、サブ基板７２のサブ端子７２２との接触方向Ａ（図３中矢印で示す）に沿って弾性変形可能となっている。この接触子５３は、例えば半田付けによってＰＢ端子５２に固定されている。なお、このような接触子５３の具体例としては、例えばスパイラルコンタクト（SPIRALCONTACT（登録商標））を例示することができる。
【００４１】
また、接触子５３は、接触方向Ａに沿って弾性変形可能であり、且つ導電性を有していればよく、上述したスプリングコイルに限定されない。例えば、接触子を、導電性を有する板バネで構成してもよい。
【００４２】
接続装置７０は、図２に示すように、テストヘッド２０とパフォーマンスボート５０とを電気的に接続する装置である。この接続装置７０は、配線ケーブル２１を介してテストヘッド２０に電気的に接続された接続ユニット７１と、接続ユニット７１とパフォーマンスボード５０との間に形成される密封空間７３１（図１３参照）を減圧する減圧装置７９と、を有している。なお、減圧装置７９が本発明の減圧手段の一例に相当する。また、本実施形態では、接続装置７０が複数の接続ユニット７１を有しているが、特に限定されない。
【００４３】
接続ユニット７１は、図３及び図５に示すように、サブ基板７２と、密封機構７３と、位置決め機構７８と、を有している。なお、サブ基板７２が本発明の接続基板の一例に相当し、密封機構７３が本発明の密封手段の一例に相当し、位置決め機構７８が本発明の位置決め手段の一例に相当する。また、図５においては、便宜的に１つの接続ユニット７１のみを図示しており、他の接続ユニットについては図示を省略している。
【００４４】
サブ基板７２は、図３及び図５に示すように、矩形の配線基板であり、ボルト７２１ａによってハウジング７４（後述）の下面７４３に固定されている。なお、サブ基板７２とハウジング７４との固定方法は、特にこれに限定されない。また、サブ端子７２２が本発明の第２の端子の一例に相当する。
【００４５】
このサブ基板７２は、図３に示すように、上面７２３で、テストヘッド２０の配線ケーブル２１と接続されている。一方、サブ基板７２の下面７２１には、パフォーマンスボード５０のＰＢ端子５２との電気的接点となる複数のサブ端子７２２が配置されている。なお、図３においては、便宜的に、ＰＢ端子５２及びサブ端子７２２をそれぞれ５個づつ図示しているが、ＰＢ端子５２及びサブ端子７２２の数は特に限定されない（図６〜図１０、図１３〜図１５、図１７〜図２０、図２４、及び図２５において同じ。）。
【００４６】
このサブ端子７２２は、サブ基板７２内に設けられた配線（不図示）を介して配線ケーブル２１と電気的に接続されている。サブ端子７２２は、例えば、サブ基板７２の下面７２１にめっき処理したり、導電性ペーストを印刷したり、エッチングする等して形成することができる。なお、サブ基板７２の下面７２１が本発明の形成面の一例に相当する。
【００４７】
ここで、本実施形態では、上述のように、パフォーマンスボード５０に接触子５３が設けられているが、特にこれに限定されず、図６に示すように、このサブ端子７２２に接触子５３を取り付けてもよい。
【００４８】
密封機構７３は、パフォーマンスボード５０とサブ基板７２の間に密封空間７３１（図１３参照）を形成する機構であり、図３及び図５に示すように、ハウジング７４と、第１のシール部材７５と、気密用パターン７６と、第２のシール部材７７と、を有している。なお、気密用パターン７６が本発明の導体パターンの一例に相当する。また、気密用パターンや第２のシール部材の有無については特に限定されない。
【００４９】
ハウジング７４は、サブ基板７２よりも大きな外形を有するブロック状の部材であり、サブ基板７２の上面７２３に取り付けられている。このハウジング７４の中央部分には、配線ケーブル２１を通す貫通孔７４１が上面７４２から下面７４３に亘って形成されている。
【００５０】
また、ハウジング７４の下面７４３には、サブ基板７２の外縁に沿った環状の溝７４４が形成されている。この溝７４４は、内縁部分７４４ａがサブ基板７２上に位置し、外縁部分７４４ｂがサブ基板７２よりも外側に位置するような大きさの幅を有している。
【００５１】
本実施形態におけるハウジング７４には、第１のシール部材７５と第２のシール部材７７の間（密封空間７３１）で開口する吸引孔７４５が形成されている。この吸引孔７４５は、吸引路７９１を介して減圧装置７９と連通している。なお、この吸引孔７４５は、密封空間７３１に開口していればよく、ハウジング７４に形成されていることに限定されない。例えば、図７に示すように、パフォーマンスボード５０に、密封空間７３１で開口する吸引孔５１１を形成してもよい。或いは、図８に示すように、サブ基板７２に、密封空間７３１で開口する吸引孔７２４を形成してもよい。
【００５２】
第１のシール部材７５は、図３に示すように、パフォーマンスボード５０とハウジング７４との間を環状に密封する部材である。本実施形態の第１のシール部材７５は、環状（バンド状）の形状を有している。この環状の第１のシール部材７５の先端（図中下端）７５１がパフォーマンスボード５０上の気密用パターン７６と密着すると、密封空間７３１が形成される（図１３参照）。第１のシール部材７５は、例えばゴムやシリコーンゴム等のように弾性変形可能であり且つ密閉性に優れた材料で構成されている。
【００５３】
この第１のシール部材７５は、ハウジング７４の下面７４３においてサブ基板７２よりも外側に位置する外側部分７４３ａ（本実施形態では、溝７４４の外縁部分７４４ｂ）に沿ってサブ基板７２を取り囲むように、環状に取り付けられている。
【００５４】
なお、第１のシール部材７５は、パフォーマンスボード５０とハウジング７４の間に配置されていればよく、ハウジング７４の溝７４４（下面７４３）に取り付けられることに限定されない。例えば、図９に示すように、第１のシール部材７５を、サブ基板７２を取り囲むようにハウジング７４の側面に沿って取り付けてもよい。なお、同図においては、位置決め機構（ガイドピン及びガイド穴）の図示を省略している。
【００５５】
また、図１０に示すように、第１のシール部材７５を、パフォーマンスボード５０の上面５１に取り付けて、第１のシール部材７５の先端（図中上端）７５１をハウジング７４に密着させてもよい。この場合には、ハウジング７４の溝７４４の底面（ハウジング７４の下面７４３）に気密用パターン７６を設ける。
【００５６】
気密用パターン７６は、図３に示すように、第１のシール部材７５と対応するように、パフォーマンスボード５０上に設けられた環状の導体パターンである。この気密用パターン７６は、パフォーマンスボード５０の上面５１における他の部分よりも平坦となっている。これにより、密封空間７３１の密封性を向上させている。
【００５７】
このような気密用パターン７６は、ＰＢ端子５２と実質的に同時に形成可能な金属製の配線パターンで構成することができる。これにより、比較的低コストで、密封空間７３１の密封性の向上を図ることができる。なお、気密用パターン７６を構成する金属の具体例としては、金を例示することができる。
【００５８】
第２のシール部材７７は、図３に示すように、サブ基板７２とハウジング７４との間を環状に密封する部材であり、ハウジング７４の溝７４４の内縁部分７４４ａに沿って取り付けられている。この環状の第２のシール部材７７の具体例としては、例えばＯリングやパッキンを例示することができる。
【００５９】
位置決め機構７８は、同図に示すように、ハウジング７４を介して、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に対して相対的に位置決めする機構である。
【００６０】
この位置決め機構７８は、ハウジング７４に取り付けられたガイドピン７８１と、ガイドピン７８１と対応する位置でパフォーマンスボード５０に形成されたガイド穴７８２と、を有している。本実施形態では、ガイドピン７８１を、ガイド穴７８２に挿入させることで、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に対して相対的に位置決めする。
【００６１】
また、本実施形態では、ガイドピン７８１が環状の第１のシール部材７５よりも外側に配置されており、ガイド穴７８２も環状の気密用パターン７６の外側に配置されている。このため、密封空間７３１が形成された状態においては、ガイドピン７８１及びガイド穴７８２が密封空間７３１の外部に位置する。
【００６２】
なお、パフォーマンスボード５０に対するサブ基板７２の位置決めの方法は、上述したようなガイドピン及びガイド穴によるものに限定されず、例えば、図１１に示すように、パフォーマンスボード５０の上面５１に、ハウジング７４の外縁に部分的に沿ったリブ７８３を設けて、ハウジング７４を介してサブ基板７２を位置決めしてもよい。
【００６３】
減圧装置７９は、図３に示すように、ハウジング７４に形成された吸引孔７４５を介して、密封空間７３１（図１３参照）内を減圧する装置である。本実施形態では、減圧装置７９が密封空間７３１内を減圧することで、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に向かって相対的に接近させて、接触子５３を介して、サブ端子７２２とＰＢ端子５２とを接触させる。
【００６４】
フレーム８０は、図３及び図５に示すように、複数の接続ユニット７１を遊動可能に保持する保持部材８３が取り付けられた板状の部材である。このフレーム８０において接続ユニット７１と対応する部分には、配線ケーブル２１を通す貫通孔８１が形成されている。なお、フレーム８０が保持する接続ユニット７１の数は、特に限定されず、１つであってもよい。
【００６５】
保持部材８３は、上述したサブ端子７２２とＰＢ端子５２の接触方向Ａに沿って接続ユニット７１を案内するピン状のガイド部材８４と、接続ユニット７１とフレーム８０との間を接触方向Ａに沿って遊動可能に接続するスプリング８５と、を有している。本実施形態では、１つの接続ユニット７１に対して、２つの保持部材８３がフレーム８０に取り付けられているが、保持部材８３の数は特に限定されない。
【００６６】
ガイド部材８４は、ガイド部８４ａと、固定部８４ｂと、ストッパ８４ｃと、を有している。ガイド部８４ａは、ガイド部材８４の胴体部分であり、フレーム８０に形成されたガイド貫通孔８２に摺動可能に挿入されている。このガイド部材８４及びガイド貫通孔８２によって、接続ユニット７１を接触方向Ａに案内すると共に、接続ユニット７１がフレーム８０に対して相対的に平面方向（図中ＸＹ方向）に移動するのを規制している。
【００６７】
固定部８４ｂは、ガイド部材８４の下端に位置し、ネジが形成されている。本実施形態では、当該ネジをハウジング７４の上面に形成されたネジ穴７４６と螺合させることで、ガイド部材８４をハウジング７４に固定している。
【００６８】
ストッパ８４ｃは、フレーム８０のガイド貫通孔８２よりも大きな外形を有しており、ガイド部８４ａの上端に位置している。このストッパ８４ｃは、フレーム８０の上面と当接することで、接続ユニット７１の下限を規制している。
【００６９】
接続移動装置９０は、図２に示すように、フレーム８０を介して接続ユニット７１を移動させる装置である。この接続移動装置９０は、Ｚ軸移動装置９１と、平行移動装置９２と、を有している。なお、平行移動装置９２が本発明の移動装置の一例に相当する。
【００７０】
Ｚ軸移動装置９１は、接触方向Ａ（同図中Ｚ方向）に沿って、パフォーマンスボード５０に対して接近又は離反するように、接続ユニット７１をパフォーマンスボード５０に対して相対的に移動させる装置である。このＺ軸移動装置９１は、下端でフレーム８０と接続し、上端で平行移動装置９２と接続している。このようなＺ軸移動装置９１の具体例としては、例えばエアシリンダ等のアクチュエータを例示することができるが、特にこれに限定されない。
【００７１】
平行移動装置９２は、パフォーマンスボード５０の上面５１と実質的に平行な方向に沿って、接続ユニット７１をパフォーマンスボード５０に対して相対的に移動させる装置であり、テストヘッド２０の下部に取り付けられている。このような平行移動装置９２の具体例としては、例えばモータやボールネジ等で構成される送り装置を例示することができるが、特にこれに限定されない。
【００７２】
次に、本実施形態におけるテストヘッド２０とパフォーマンスボード５０との接続方法について説明する。
【００７３】
図１２は本実施形態における接続方法を示すフローチャート、図１３は図１２の密封ステップを説明する断面図、図１４は図１２の密封ステップの変形例を示す断面図、図１５は図１２の減圧ステップを説明する断面図、図１６は図１２の移動ステップを説明する全体断面図である。
【００７４】
本実施形態における接続方法は、図１２に示すように、対向ステップＳ１０と、位置決めステップＳ２０と、密封ステップＳ３０と、減圧ステップＳ４０と、移動ステップＳ５０と、を備えている。
【００７５】
対向ステップＳ１０では、平行移動装置９２によって、接続ユニット７１をパフォーマンスボード５０のＰＢ端子群５４上に移動させて、サブ基板７２のサブ端子７２２をＰＢ端子５２と対向させる。
【００７６】
次いで、位置決めステップＳ２０では、接続移動装置９０のＺ軸移動装置９１によって接続ユニット７１を下降させて、ガイドピン７８１をガイド穴７８２に挿入する。これにより、サブ基板７２がパフォーマンスボード５０に対して相対的に位置決めされ、減圧ステップＳ４０において、サブ端子７２２と接触子５３とのミスコンタクトが抑制される。
【００７７】
次いで、密封ステップＳ３０では、図１３に示すように、さらに接続ユニット７１を下降させて、第１のシール部材７５をパフォーマンスボード５０上の気密用パターン７６と密着させる。これにより、パフォーマンスボード５０、サブ基板７２、ハウジング７４、第１のシール部材７５、気密用パターン７６、及び第２のシール部材７７によって区画される密封空間７３１を形成する。
【００７８】
なお、気密用パターンを設けない場合には、図１４に示すように、第１のシール部材７５をパフォーマンスボード５０の上面５１に直接密着させて、パフォーマンスボード５０、サブ基板７２、ハウジング７４、第１のシール部材７５、及び第２のシール部材７７によって区画される密封空間７３１を形成してもよい。
【００７９】
ここで、本実施形態では、保持部材８３が接触方向Ａに沿ってフローティング状態で接続ユニット７１を保持しているため、接続ユニット７１は、さらに接触方向Ａに沿って移動可能（下降可能）となっている。
【００８０】
次いで、減圧ステップＳ４０では、図１５に示すように、減圧装置７９によって吸引孔７４５を介して密封空間７３１内を減圧させる。密封空間７３１内を減圧すると、密封空間７３１と外気（大気圧）との間に気圧差が生じ、ハウジング７４及びサブ基板７２が押圧されて、保持部材８３のスプリング８５が伸長すると共に、第１のシール部材７５が気密用パターン７６と密着しつつ変形して、接続ユニット７１がさらに下降する。
【００８１】
接続ユニット７１がさらに下降することで、同図に示すように、サブ基板７２がパフォーマンスボード５０に向かって接近し、サブ端子７２２が接触子５３を介してＰＢ端子５２と接触する。これにより、接続装置７０を介して、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０が電気的に接続され、半導体ウェハ１００に形成されたＩＣデバイスの試験が可能となる。
【００８２】
ここで、本実施形態では、パフォーマンスボード５０のＰＢ端子５２の数が１万個程度であるのに対し、テストヘッド２０のテスタチャンネル数は、５千程度となっている。すなわち、本実施形態では、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０の電気的接続を、複数回行う必要がある。
【００８３】
そこで、本実施形態では、移動ステップＳ５０において、図１６に示すように、まだテストヘッド２０と電気的に接続されていないＰＢ端子群５４（図５参照）上に接続ユニット７１を移動させる。
【００８４】
具体的には、まず、減圧装置７９による減圧を停止し、特に図示しない開放弁によって密封空間７３１の減圧状態を開放する。次いで、図１６に示すように、Ｚ軸移動装置９１によって接続ユニット７１を上昇させる。次いで、平行移動装置９２によって、パフォーマンスボード５０の上面５１に対して実質的に平行な方向（図中Ｘ方向）に沿って、接続ユニット７１をパフォーマンスボード５０に対して相対的に移動させる。
【００８５】
移動ステップＳ５０の完了後に、再度、上述したステップＳ１０〜Ｓ４０を実行することで、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０とが再度電気的に接続され、半導体ウェハ１００において試験されていないＩＣデバイスの試験が可能となる。
【００８６】
なお、テストヘッド２０のテスタチャンネル数がパフォーマンスボード５０のＰＢ端子５２の数以上である場合には、上述した移動ステップＳ５０を実行しなくともよく、さらに接続移動装置が平行移動装置を有していなくともよい。
【００８７】
ここで、上述した密封ステップＳ３０及び減圧ステップＳ４０に代えて、仮にカム機構を用いて、サブ基板をパフォーマンスボードに引き寄せると、カムフォロアとカム溝との摺動によって、部材間の摩耗や当該摩耗によって塵埃が生じる恐れがある。
【００８８】
これに対して、本実施形態では、パフォーマンスボード５０とサブ基板７２の間に密封空間７３１を形成して、この密封空間７３１を減圧することで、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に向かって相対的に接近させて、サブ端子７２２とＰＢ端子５２を接触させている。すなわち、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に接近させるための動作に、摺動を必要としないので、摺動による部材間の摩耗や塵埃の発生が抑制されている。
【００８９】
これにより、接続装置７０とパフォーマンスボード５０間の接続状態を安定させることができ、ひいては、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０と間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
【００９０】
また、本実施形態では、ガイドピン７８１及びガイド穴７８２が密封空間７３１の外部に配置されている。このため、仮に、ガイドピン７８１とガイド穴７８２の摺動によって塵埃が生じたとしても、密封空間７３１の内部に位置するサブ端子７２２とＰＢ端子５２の間に、当該塵埃が入り込み難くなっている。これにより、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０との間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
【００９１】
また、仮にカム機構を用いて、サブ基板をパフォーマンスボードに引き寄せる場合には、当該引き寄せの力に耐え得るような特殊加工が施された強剛性のスティフナでパフォーマンスボードを補強する必要がある。また、プローブカード内の基板間の電気的な導通を図るために、プローブカード内を減圧する場合には、パフォーマンスボードに貫通孔を形成できないので、このようなスティフナをパフォーマンスボードに固定するための構造も複雑になり易くなる。
【００９２】
これに対して、本実施形態では、このような補強をする必要がないので、カム機構を用いた場合と比較して、パフォーマンスボードや接続装置の構造を簡単にすることができ、低コスト化を図ることができる。また、パフォーマンスボード上にスティフナを配置する必要がないので、パフォーマンスボードの上面に、より多くの配線を形成することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、サブ端子７２２とＰＢ端子５２との間に弾性変形可能な接触子５３を介在させており、サブ端子７２２とＰＢ端子５２との間の導通を図るために必要な接触圧が、比較的低く（例えば、１ピンあたり５ｇ程度）なっている。
【００９４】
本実施形態では、減圧による比較的低い接触圧で、サブ端子７２２とＰＢ端子５２を接触させているので、両者の接続の際にパフォーマンスボード５０に撓みが生じるのを抑制することができる。また、本実施形態におけるパフォーマンスボード５０には、密封空間７３１が形成される部分のみに圧力が印加されるので、パフォーマンスボード５０において撓みが生じ易い部分も狭くなる。これにより、接続装置７０とパフォーマンスボード５０間の接続状態を安定させることができ、ひいては、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０と間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
【００９５】
次に、第２実施形態について説明する。
【００９６】
≪第２実施形態≫
図１７は本実施形態における接続装置の断面図、図１８〜図２０は本実施形態における接続装置の変形例を示す断面図である。
【００９７】
本実施形態における接続装置７０ａでは、ハウジング及び第２のシール部材を備えていない点において第１実施形態と相違しているが、それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態と相違する点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９８】
本実施形態における密封機構７３ａは、図１７に示すように、第１のシール部材７５と、気密用パターン７６と、から構成されている。なお、気密用パターンの有無については、第１実施形態と同様に特に限定されない。
【００９９】
本実施形態では、同図に示すように、保持部材８３がサブ基板７２の上面７２３を直接保持している。また、サブ基板７２の下面７２１には、第１のシール部材７５が取り付けられている。本実施形態の密封空間７３１ａは、パフォーマンスボード５０、サブ基板７２、第１のシール部材７５、及び気密用パターン７６によって区画され、サブ基板７２には、当該密封空間７３１ａで開口する吸引孔７２４が形成されている。
【０１００】
なお、第１実施形態と同様に、サブ基板７２において、第１のシール部材７５が取り付けられる位置は特に限定されない。例えば、図１８に示すように、第１のシール部材７５を、サブ基板７２の側面に沿って環状に取り付けてもよい。なお、同図においては、ガイドピン及びガイド穴の図示を省略している。
【０１０１】
或いは、図１９に示すように、パフォーマンスボード５０の上面５１に第１のシール部材７５を取り付けてもよい。なお、この場合には、サブ基板７２の下面７２１に気密用パターン７６を設ける。
【０１０２】
また、本実施形態では、サブ基板７２に吸引孔７２４が形成されているが、特に限定されず、図２０に示すように、密封空間７３１ａ（図１７参照）に開口する吸引孔５１１をパフォーマンスボード５０に形成してもよい。
【０１０３】
本実施形態においても、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に接近させるための動作に、摺動を必要としないので、摺動による部材間の摩耗や塵埃の発生が抑制されている。これにより、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０との間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
【０１０４】
次に、第３実施形態について説明する。
【０１０５】
≪第３実施形態≫
図２１は本実施形態における半導体ウェハ試験装置を示す図、図２２は図２１のXXII部の拡大図である。なお、図２１は第１実施形態の図１に対応する図であり、搬送装置については図示を省略している。
【０１０６】
本実施形態における半導体ウェハ試験装置１ａでは、図２１に示すように、接触方向Ａに沿って遊動可能にパフォーマンスボード５０を支持する保持部材４２と、接触方向Ａに沿って、パフォーマンスボード５０を接続装置７０に対して相対的に移動させるＰＢ移動装置４３と、をさらに有している点において第１実施形態と相違しているが、それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態と相違する点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態においては、Ｚ軸移動装置の有無は、特に限定されない。
【０１０７】
保持部材４２は、図２２に示すように、ガイド部材４２ａと、スプリング４２ｂと、を有しており、パフォーマンスボード５０の外縁部分を支持している。なお、本実施形態では、２つの保持部材４２がパフォーマンスボード５０を支持しているが、保持部材４２の数は特に限定されない。
【０１０８】
ガイド部材４２ａは、パフォーマンスボード５０を接触方向Ａに沿って案内するピン状の部材であり、パフォーマンスボード５０に形成されたガイド貫通孔５８に挿入されている。また、このガイド部材４２ａは、下端においてＰＢ移動装置４３と接続している。
【０１０９】
スプリング４２ｂは、ＰＢ移動装置４３の上面と、パフォーマンスボード５０の下面５５と、を接続しており、パフォーマンスボード５０をＰＢ移動装置４３に対して相対的に遊動可能に支持している。
【０１１０】
ＰＢ移動装置４３は、スプリング４２ｂを介してパフォーマンスボード５０を接触方向Ａに沿って移動させる装置であり、搬送装置４０（図１参照）を収容する筐体４１上に配置されている。本実施形態では、保持部材４２に応じて、２つのＰＢ移動装置４３が筐体４１上に配置されている。このＰＢ移動装置４３の具体例としては、エアシリンダ等のアクチュエータを例示できるが、特にこれに限定されない。
【０１１１】
次に、本実施形態における接続方法について説明する。
【０１１２】
図２３は本実施形態における接続方法を示すフローチャート、図２４は図２３の密封ステップを説明する断面図、図２５は図２３の減圧ステップを説明する断面図である。
【０１１３】
本実施形態における接続方法では、位置決めステップＳ２１、密封ステップＳ３１、及び減圧ステップＳ４１が第１実施形態と相違しているが、それ以外のステップについては、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態と相違する点についてのみ説明し、第１実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。なお、移動ステップＳ５０の有無については、第１実施形態と同様に特に限定されない。
【０１１４】
本実施形における位置決めステップＳ２１では、ＰＢ移動装置４３によって、パフォーマンスボード５０を接続装置７０に接近させて、ガイド穴７８２にガイドピン７８１を相対的に挿入させる。これにより、サブ基板７２をパフォーマンスボード５０に対して相対的に位置決めする。
【０１１５】
次いで、密封ステップＳ３１では、図２４に示すように、ＰＢ移動装置４３によってパフォーマンスボード５０を接続装置７０にさらに接近させて、気密用パターン７６を第１のシール部材７５の先端７５１に密着させる。これにより、パフォーマンスボード５０、サブ基板７２、ハウジング７４、第１のシール部材７５、気密用パターン７６、及び第２のシール部材７７によって区画される密封空間７３１を形成する。
【０１１６】
次いで、減圧ステップＳ４１では、図２５に示すように、減圧装置７９によって吸引孔７４５を介して密封空間７３１内を減圧させる。この際に、保持部材４２のスプリング４２ｂが伸長すると共に、第１のシール部材７５が気密用パターン７６と密着しつつ変形して、パフォーマンスボード５０がさらに上昇する。
【０１１７】
パフォーマンスボード５０がさらに上昇することで、同図に示すように、サブ基板７２とパフォーマンスボード５０とが相互に接近し、ＰＢ端子５２が接触子５３を介してサブ端子７２２と接触する。これにより、接続装置７０を介して、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０が電気的に接続され、半導体ウェハ１００に形成されたＩＣデバイスの試験が可能となる。
【０１１８】
本実施形態においても、パフォーマンスボード５０をサブ基板７２に接近させるための動作に、摺動を必要としないので、摺動による部材間の摩耗や塵埃の発生が抑制されている。これにより、テストヘッド２０とパフォーマンスボード５０との間の電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
【０１１９】
以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…半導体ウェハ試験装置
２０…テストヘッド
５０…パフォーマンスボード
５２…ＰＢ端子
５３…接触子
６０…プローブカード
７０…接続装置
７１…接続ユニット
７２…サブ基板
７２２…サブ端子
７３…密封機構
７３１,７３１ａ…密封空間
７４…ハウジング
７４５…吸引孔
７５…第１のシール部材
７６…気密用パターン
７７…第２のシール部材
７８…位置決め機構
７９…減圧装置
８０…フレーム
８３…保持部材
【図１】
2012023180.tif 000003
【図２】
2012023180.tif 000004
【図３】
2012023180.tif 000005
【図４】
2012023180.tif 000006
【図５】
2012023180.tif 000007
【図６】
2012023180.tif 000008
【図７】
2012023180.tif 000009
【図８】
2012023180.tif 000010
【図９】
2012023180.tif 000011
【図１０】
2012023180.tif 000012
【図１１】
2012023180.tif 000013
【図１２】
2012023180.tif 000014
【図１３】
2012023180.tif 000015
【図１４】
2012023180.tif 000016
【図１５】
2012023180.tif 000017
【図１６】
2012023180.tif 000018
【図１７】
2012023180.tif 000019
【図１８】
2012023180.tif 000020
【図１９】
2012023180.tif 000021
【図２０】
2012023180.tif 000022
【図２１】
2012023180.tif 000023
【図２２】
2012023180.tif 000024
【図２３】
2012023180.tif 000025
【図２４】
2012023180.tif 000026
【図２５】
2012023180.tif 000027
【国際調査報告】
2012023180.tif 000028
2012023180.tif 000029
2012023180.tif 000030
2012023180.tif 000031